基于uri的web負(fù)載分配機(jī)制的-研究和實(shí)現(xiàn)

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1、1緒論1．1研究背景Intemet的快速增長(zhǎng)使得對(duì)基于WEB的應(yīng)用快速的膨脹。人們每天的工作生活對(duì)WEB的依賴越來(lái)越大，比如在電子商務(wù)，電子政務(wù)方面。人們通過(guò)在線的基于WEB電子商店進(jìn)行在線的電子購(gòu)物，在公司，人們通過(guò)基于WEB的工作系統(tǒng)流進(jìn)行協(xié)助作業(yè)。因此，企業(yè)的信息系統(tǒng)服務(wù)越來(lái)越多的轉(zhuǎn)移到基于WEB的模式上。這些越來(lái)越龐大的應(yīng)用需求，需要通過(guò)越來(lái)越強(qiáng)大的WEB服務(wù)系統(tǒng)能力來(lái)滿足【Ml。因此WEB服務(wù)系統(tǒng)的性能表現(xiàn)在基于龐大WEB應(yīng)用的生活和商務(wù)活動(dòng)中起到越來(lái)越重要的作用。在這種大型的WEB服務(wù)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)訪問(wèn)量激增的情況。在這種情形下，

2、網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)在很短的時(shí)間內(nèi)迸發(fā)，造成網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重阻塞，服務(wù)器響應(yīng)時(shí)間迅速提高，甚至造成服務(wù)器系統(tǒng)的不穩(wěn)定。網(wǎng)漫長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間會(huì)讓用戶對(duì)當(dāng)前的WEB服務(wù)失去信心，有時(shí)候用戶會(huì)放棄正在訪問(wèn)的頁(yè)面。所以高性能、高效率的WEB服務(wù)系統(tǒng)是提高WEB服務(wù)質(zhì)量(WEBQos)的重要部分，使得能贏得用戶的滿意度和信心。一個(gè)由單點(diǎn)服務(wù)器組成的WEB服務(wù)系統(tǒng)很容易會(huì)造成服務(wù)瓶頸和單點(diǎn)故障。此外，一臺(tái)服務(wù)器只能處理有限的用戶請(qǐng)求而不能擴(kuò)展需求。所以解決這種增長(zhǎng)的處理能力的需求，根本的解決辦法就建立由多臺(tái)服務(wù)器組成的集群環(huán)境來(lái)代替單機(jī)的性能增強(qiáng)[41。當(dāng)用戶的數(shù)量激增，WE

3、B服務(wù)規(guī)模膨脹，我們就需要建立一個(gè)具有強(qiáng)大處理能力的WEB集群服務(wù)環(huán)境【51．一個(gè)WEB集群系統(tǒng)通常由一個(gè)或者以上的前端負(fù)載分配服務(wù)器和多個(gè)后端的WEB應(yīng)用服務(wù)器組成。前端服務(wù)器主要負(fù)責(zé)接受請(qǐng)求和轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求，后端服務(wù)器主要負(fù)責(zé)處理請(qǐng)求。因?yàn)榍岸朔?wù)器的負(fù)載轉(zhuǎn)發(fā)是按照一定的規(guī)則進(jìn)行處理的，所以，在WEB集群中，負(fù)載均衡的管理控制在WEB集群的性能表現(xiàn)中起到重要的作用。在當(dāng)前的理論研究和生產(chǎn)環(huán)境的產(chǎn)品研發(fā)中，負(fù)載均衡、負(fù)載管理都是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。1．2WEB集群負(fù)載分配的研究現(xiàn)狀負(fù)載均衡是集群系統(tǒng)正常工作的核心部分，其主要目的是把任務(wù)合理地分配到

4、集群的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，使各節(jié)點(diǎn)均衡地負(fù)載，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的均衡負(fù)載，保證系統(tǒng)的處理能力和服務(wù)質(zhì)量嘲。當(dāng)前有越來(lái)越多的學(xué)術(shù)研究和商業(yè)方案投入到WEB集群的領(lǐng)域陰。由于負(fù)載分配規(guī)則在WEB集群技術(shù)中的核心性，這方面的研究大部分都集中在負(fù)載均衡、負(fù)載分配這些個(gè)主題。陸11l當(dāng)前的這些WEB集群分配算法中【11．m，我們大概把它們劃分為內(nèi)容綁定分配算法和基于內(nèi)容分配的算法。前者在客戶端發(fā)送一個(gè)HTTP請(qǐng)求之前，先建立了一個(gè)TCP連接。而后者貝lJ可以在與客戶端建立完整的TCP連接后，獲取更多數(shù)據(jù)包的信息，包括會(huì)話1D，Cookies，URI等等信息。同時(shí)，

5、集群服務(wù)器的負(fù)載均衡策略可以大概分為靜態(tài)策略和動(dòng)態(tài)策略。靜態(tài)策略以章文嵩博士盼LVS為代表，不考慮真實(shí)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際負(fù)載情況【141，而動(dòng)態(tài)的負(fù)載均衡策略則要考慮當(dāng)前實(shí)際負(fù)載。近幾年的研究工作也主要是對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡的研究，基于DNS的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法是研究的熱點(diǎn)之一，文獻(xiàn)【lsl中由DNS得到服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的相關(guān)負(fù)載信息，進(jìn)行負(fù)載均衡。但這種方式要求DNS不斷地和各服務(wù)器節(jié)點(diǎn)通信，增加了網(wǎng)絡(luò)的通信量，而文獻(xiàn)116'弓}入了一種新的負(fù)載描述方法，這種方法可以在必要的時(shí)候才進(jìn)行負(fù)載狀態(tài)的通信，但計(jì)算量比較大。主流的WEB負(fù)載均衡技術(shù)主要有反向代理負(fù)載均衡

6、、基于NAT的負(fù)載均衡技術(shù)和反良代理等。目前，負(fù)載均衡的基本算法主要有：輪詢調(diào)度(RouIld_—RobinSchedMing)【171；加權(quán)輪詢謁度(WeightedRound--RobinScheduling)；最小連接調(diào)度(Least—ConnectionScheduling)；加權(quán)最小連接調(diào)度(WeightedLeast—ConnectionScheduling)：基于局部性的最少鏈接(Localit)f—BasedLeastConnectionsScheduling)；帶復(fù)制的基于局部性最少鏈接(Locality--BasedLea

7、stConnectionswithReplicationScheduling)：日標(biāo)標(biāo)地址散射調(diào)度(DestinationHashingScheduling)；：源地址散列調(diào)度(SourceHashingScheduling)等。負(fù)載均衡既有基于硬件的產(chǎn)品，也有采用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在服務(wù)器和外部網(wǎng)絡(luò)問(wèn)安裝負(fù)載均衡器大部分屬于工作在OSI模型的二到四層之間。硬件實(shí)現(xiàn)的負(fù)載控制器靈活性不強(qiáng)，成本昂貴，不能支持更優(yōu)化的負(fù)載均衡策略和更復(fù)雜的應(yīng)2用協(xié)議。在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境中，很多現(xiàn)有的具有負(fù)載均衡的WEB應(yīng)用程序服務(wù)器有Tomcat,WebSphere，B

8、EAWcbLogic等等。1．3存在的問(wèn)題當(dāng)前，大多數(shù)生產(chǎn)環(huán)境的產(chǎn)品(比如mMWEBPHERE)都是基于比較簡(jiǎn)單的靜態(tài)分配策略，結(jié)合輪詢算法，這種方案轉(zhuǎn)發(fā)效率高，但